全 文 ：高效稳定纤维素分解菌群筛选及其分解特性研究
王得武１，姚拓２，杨巧丽１，韩华雯２，张英２，卢虎２，滚双宝１
（１．甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃 兰州７３００７０；２．甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州７３００７０）
摘要：为获得能够在常温条件下（２８～３２℃）快速分解纤维素的微生物群体，利用限制性培养基从不同材料（森林腐
殖质、腐烂的玉米秸秆、牛场料槽旁土样、麦垛底部土样和牛鸡粪混合储粪池中土样）的土样中筛选纤维素分解菌
群，采用失重法测定菌群对不同纤维材料的分解能力及其在不同初始酸碱条件下的分解特性，用固体平板法对其
菌株组成特性进行了初步探究。结果表明，不同材料筛选的纤维素分解菌群中，以牛鸡粪混合储粪池土样筛选的
菌群分解效果最佳，该菌群４８ｈ能将培养基内滤纸分解成糊状；６ｄ对滤纸、玉米秸秆、稻草秸秆、小麦秸秆、柞木木
屑和杨木木屑分解率分别为９４．９５％，４８．５２％，４５．０５％，４４．３０％，１１．００％，１．２２％。在发酵液初始ｐＨ５～１１范围
内，对滤纸分解率超过８４．５９％，并将反应体系ｐＨ最终调节稳定在８．５～８．８；该菌群经分离纯化得到的８株真菌、
６株细菌和３株放线菌相互接种构建的人工菌群不具备纤维素分解能力。筛选的纤维素分解菌群能够高效分解纤
维素，同时对秸秆类木质纤维材料也具有较强的分解能力。
关键词：纤维素分解菌群；纤维素分解；木质纤维素；ｐＨ
中图分类号：Ｓ８１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１４）０２０２５３０７
犇犗犐：１０．１１６８６／ｃｙｘｂ２０１４０２３０
纤维素是地球上分布最广、含量最丰富的可再生资源，广泛存在于园林、秸秆、畜禽粪便等有机固体废弃物
中［１３］，但这些资源的利用率极低，目前仅有约１１％被用于造纸、燃料、饲料、生产农作物产品和建筑等方面，剩余
的绝大多数在自然界中被微生物降解转化，最终生成ＣＯ２ 和 Ｈ２Ｏ，构成了生态系统中碳循环的一个重要环节，
但从人类利用自然能源的角度来看，这却是一个巨大的浪费［４５］，同时还派生了一系列的生态和环境问题。利用
微生物技术是实现这些纤维素资源能源化、肥料化及解决相关环境问题的一种有效途径。目前应用和研究的纤
维素分解菌多为单菌株，工业生产纤维素酶的微生物菌种大多都是丝状真菌，然而单菌株往往存在纤维素酶系不
够完整［６］、酶活不稳定、酶作用ｐＨ范围狭窄及产酶成本高等问题［７］，纤维素分解能力有限。自然界中，纤维素在
多种微生物共同作用下被分解从而进入碳素循环。因此，微生物群体功能的研究越来越受到关注［２，７１１］。如崔宗
均等［８］利用限制性培养技术和优化组合方法，筛选驯化了一组高效而稳定的纤维素分解复合菌系 ＭＣ１，该复合
菌系的分解能力远远高于纯培养的单个菌株，并能够有效的分解经化学处理的木质纤维素材料［８９］，王伟东等［２］
筛选的复合菌系 ＷＳＣ６具有与 ＭＣ１类似的高效分解特性［２，１０］，但这两组复合系属于高温菌群（５０℃左右），常温
条件下应用受到一定的限制。
本研究以森林腐殖质、腐烂的玉米秸秆、牛场料槽旁土样、麦垛底部土样和牛鸡粪混合储粪池中土样为原材
料，筛选出了一组常温条件能高效降解纤维素的微生物群体，并对该菌群的木质纤维素分解能力、不同酸碱条件
下的纤维素分解能力及其菌株组成特性进行了研究，以期为其进一步研究与推广应用提供理论依据与技术支持。
１ 材料与方法
１．１ 材料
１．１．１ 菌种来源 森林腐殖质、腐烂的玉米秸秆、牛场料槽旁土样、麦垛底部土样和牛鸡粪混合储粪池中土样。
第２３卷 第２期
Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２５３－２５９
２０１４年４月
收稿日期：２０１３０３１３；改回日期：２０１３０５１０
基金项目：十二五“国家科技支撑计划项目课题”西北绿洲农牧循环技术集成与示范（Ｎｏ．２０１２ＢＡＤ１４Ｂ１０５），甘肃省农业科技创新项目（Ｎｏ．
ＧＮＣＸ２０１２４５）和甘肃省农业科技创新项目“新型生态养猪关键技术开发、集成与示范”（ＧＮＣＸ２００９１３）资助。
作者简介：王得武（１９８７），男，甘肃平川人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｄｗ６６＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｇｕｎｓｂ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
１．１．２ 培养基［１２］ 蛋白胨５ｇ，酵母膏５ｇ，纤维素（新华滤纸）５ｇ，ＮａＣｌ５ｇ，ＣａＣＯ３２ｇ，Ｋ２ＨＰＯ４１ｇ，ＭｇＳＯ４·
７Ｈ２Ｏ０．５ｇ，ＦｅＳＯ４·７Ｈ２Ｏ０．５ｍｇ，ＭｎＳＯ４·Ｈ２Ｏ０．１６ｍｇ，ＺｎＳＯ４·７Ｈ２Ｏ０．１６ｍｇ，ＣｏＣｌ２０．２ｍｇ，加蒸馏水
至１０００ｍＬ，ｐＨ７．０，１２１℃灭菌２５ｍｉｎ。
１．１．３ 纤维材料 滤纸（大小为２ｃｍ×６ｃｍ）以１％醋酸浸泡过夜后，用蒸馏水反复浸泡洗至中性，８０℃烘干备
用。秸秆和木屑粉碎过１ｍｍ筛，蒸馏水煮沸１０ｍｉｎ，以３层沙布过滤冲洗，８０℃烘干恒重后备用。
１．２ 方法
１．２．１ 纤维素分解菌群的筛选 于２０１１年１０月－２０１２年１月，取筛选所用材料（见１．１．１）各５ｇ，分别接入
１００ｍＬ培养基内培养（试验设６个重复），命名为第１代，待培养液中滤纸分解至不再明显变化，取菌液５ｍＬ接
入新鲜培养基（见１．１．２），命名为第２代，重复接种，依次为３，４，……，狀代，根据滤纸条的断裂程度判断降解效
果：（＋）滤纸边缘膨胀；（＋＋）为滤纸边缘不定形；（＋＋＋）滤纸整体不定形；（＋＋＋＋）滤纸成团糊状；（＋＋＋
＋＋）滤纸完全成糊状。培养条件：２８～３２℃，８０ｒ／ｍｉｎ微震。
１．２．２ 纤维素分解菌群对不同纤维材料分解能力的测定 分别以０．５ｇ的滤纸、玉米秸秆、稻草秸秆、小麦秸
秆、柞木木屑和杨木木屑为培养基唯一碳源（不含原培养基中的碳源）制作１００ｍＬ培养基，接种５ｍＬ纤维素分
解菌群，培养条件同１．２．１，６ｄ后利用失重法测定不同纤维材料的分解量（失重量），计算分解率（失重率），具体
方法如下：参考测定饲料粗纤维使用的尼龙袋技术［１３］及测定土壤纤维分解强度使用的尼龙网袋法［１４］，利用３８
μｍ尼龙袋过滤培养基，再用大量蒸馏水冲洗，８０℃烘干，恒重，计算。纤维材料分解率＝（纤维材料原质量＋尼
龙袋质量－烘干后纤维材料与尼龙袋质量和）／纤维材料原质量×１００％。
１．２．３ 不同初始ｐＨ值下纤维素分解菌群对滤纸分解效果的测定 以滤纸为培养基唯一碳源制作１００ｍＬ培
养基，将培养基初始ｐＨ值调至５，６，７，８，９，１０和１１，分别接种５ｍＬ纤维素分解菌群，培养条件同１．２．１，每隔
１２ｈ测定培养基ｐＨ值，并观察培养基滤纸崩解的情况，待培养基ｐＨ值稳定后测定滤纸分解量，计算分解率，测
定方法同１．２．２。
１．２．４ 纤维素分解菌群单菌株的分离及菌株组合对滤纸分解能力的测定 培养基加入１．５％的琼脂制作固体
培养基，取纤维素分解菌群用生理盐水稀释至１０－５，１０－６，１０－７分别涂平板。将涂好的平板放入３２℃培养箱内培
养３ｄ，培养好氧菌；将涂好的平板装入厌氧袋，真空抽气１ｍｉｎ，再充氮气１ｍｉｎ，反复操作３次，将厌氧袋封口，
置于３２℃培养箱内５ｄ，培养兼性厌氧菌。根据平板培养基上菌落形态差异，多次划线分离直至纯化为单菌，对
分离的单菌株相互组合接入以滤纸为唯一碳源的培养基，培养６ｄ测定滤纸的分解率，测定方法同１．２．２。
１．３ 数据分析
采用 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２００３软件对数据进行处理和绘图，采用ＳＰＳＳ１８．０统计分析软件对数据进行统计
分析。
２ 结果与分析
２．１ 纤维素分解菌群的筛选
由表１可以看出，以森林腐殖质、腐烂的玉米秸秆、牛场料槽旁土样、麦垛底部土样作为原材料，传代过程中
培养基中滤纸有变软、边缘崩解迹象，但始终不能彻底分解滤纸，至第１０代，淘汰以上述材料筛选的菌群。
从牛、鸡粪混合储粪池中的土样筛选的菌群，第１代培养基中滤纸２４０ｈ完全崩解，第２代培养基中滤纸１２０
ｈ完全崩解，第３代培养基中滤纸７２ｈ完全崩解，从第６代以后，滤纸崩解时间逐步稳定到４８ｈ左右，经过３０代
培养，获得了一组高效、稳定的纤维素分解菌群（图１）。
２．２ 纤维素分解菌群对不同纤维材料分解力
分解率与绝对分解量是反映菌群分解潜力的重要指标。纤维材料不同，分解强度差异较大。纤维素分解菌
群６ｄ分解滤纸０．４７ｇ，分解率达９４．９５％，显著高于其他纤维材料的分解量及分解率；对秸秆的分解能力居中，６
ｄ分解率为４５％左右；对柞木木屑和杨木木屑分解率则较低，６ｄ分解率分别为１１．００％和１．２２％（表２）。表明
纤维素分解菌群对纯纤维素材料的分解能力极强，对秸秆类木质纤维素材料具有较高的分解能力，但对木材类木
质纤维原料分解能力较差。
４５２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
表１ 不同材料所筛菌群对滤纸的分解效果
犜犪犫犾犲１ 犉犻犾狋犲狉狆犪狆犲狉犱犲犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀狅犳犻狊狅犾犪狋犲犱犿犻犮狉狅犫犻犪犾犮狅犿犿狌狀犻狋狔犳狉狅犿犱犻犳犳犲狉犲狀狋犿犪狋犲狉犻犪犾狊
菌种来源
Ｓｔｒａｉｎｓｓｏｕｒｃｅ
第１代 Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ１
降解效果
Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ
时间
Ｔｉｍｅ（ｈ）
第５代 Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ５
降解效果
Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ
时间
Ｔｉｍｅ（ｈ）
第９代 Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ９
降解效果
Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ
时间
Ｔｉｍｅ（ｈ）
牛鸡粪混合储粪池Ｃａｔｔｌｅａｎｄｃｈｉｃｋｅｎｆｅｃｅｓｃｏｍｐｏｓｔ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ２４０ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ５０ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ４８
原始森林腐殖质Ｐｒｉｍｅｖａｌｆｏｒｅｓｔｈｕｍｕｓ ＋ ＋ ＋ ２４０ ＋ ＋ ＋ １２０ ＋ ＋ ＋ １２０
腐烂的玉米秸秆Ｒｏｔｔｅｎｃｏｒｎｓｔｒａｗ ＋ ＋ ２４０ ＋ ＋ １２０ ＋ ＋ １２０
牛场料槽旁边Ｔｈｅｓｉｄｅｏｆｔｒｏｕｇｈａｔｃａｔｔｌｅｆａｒｍ ＋ ＋ ２４０ ＋ ＋ ＋ １２０ ＋ ＋ ＋ １２０
麦垛底部Ｔｈｅｂｏｔｔｏｍｏｆｗｈｅａｔｒｉｃｋ ＋ ＋ ２４０ ＋ ＋＋ １２０ ＋ ＋ １２０
２．３ 不同初始ｐＨ值下纤维素分解菌群对滤纸的分解
图１ 不同代纤维素分解菌群对滤纸的分解效果
犉犻犵．１ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狌犾狋狌狉犲狋犻犿犲狊狅狀犳犻犾狋犲狉狆犪狆犲狉
犱犲犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀犻狀犮犲犾狌犾狅狊犲犿犻犮狉狅犫犻犪犾犮狅犿犿狌狀犻狋狔
图中标注时间为滤纸崩解成糊状所需时间。Ｔｈｅｍａｒｋｅｄｔｉｍｅｉｎｆｉｇ
ｕｒｅｗｅｒｅｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｆｉｌｔｅｒｐａｐｅｒｉｎｔｏｐａｓｔｅｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．
效果
分别对初始ｐＨ 为５～１１的培养基接种后，２４ｈ
培养液的ｐＨ为８左右，之后的８４ｈ内ｐＨ值在７．５～
９．２范围内轻微波动，１０８ｈ后最终稳定在８．５～８．８
之间（图２），表明纤维素分解菌群在初始ｐＨ为５～１１
的条件下适应能力极强，能够快速调节并稳定反应体
系ｐＨ值。
由表３可以看出，滤纸分解率与滤纸崩解时间变
化较为一致，滤纸崩解所需时间越短，滤纸分解率越
高。初始ｐＨ７～１０条件下，滤纸４８ｈ被分解为糊状，
６ｄ分解０．４７～０．４８ｇ，分解率达９４．３７％～９５．２６％，
表明纤维素分解菌群能够适应该酸碱条件并在该条件
下具有极强的纤维素分解能力。初始ｐＨ 为５，１０和
１１的条件下，菌群能够将反应体系ｐＨ迅速调节至正
常范围内，虽然滤纸崩解时间明显延长，滤纸分解率降
低，但仍高达８４．５９％，表明该酸碱条件对菌群分解能
力有一定的影响，但仍具有较强的纤维素分解能力。
结合图２、表３发现，滤纸崩解前培养液ｐＨ值波
动较大，滤纸完全崩解后，培养基ｐＨ 值平缓变化，反
应体系ｐＨ值的变化在一定程度上反映了纤维素分解
菌群对纤维素的降解程度。
２．４ 纤维素分解菌群单菌株分离及菌株组合对滤纸
的分解能力
纤维素分解菌群经过平板分离培养，得到一系列
形态特征明显的菌落，对各个菌落在同样的培养条件
下划线分离纯化，得到８株真菌、６株细菌和３株放线
菌，对这１７株单菌以不同的方式相互组合（表４）接种
培养６ｄ，发现滤纸分解率均低于１．２５％，而纤维素分
解菌群６ｄ对滤纸的分解率高达９４．９５％（表２），表明
表２ 纤维素菌群对滤纸、秸秆、木屑的分解能力
犜犪犫犾犲２ 犇犲犵狉犪犱犪狋犻狅狀犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳犳犻犾狋犲狉狆犪狆犲狉，狊狋狉犪狑，犪狀犱
狊犪狑犱狌狊狋犫狔犮犲犾狌犾狅狊犲犮狅犿狆狅狊犻狋犲犿犻犮狉狅犫犻犪犾狊狋狉犪犻狀狊
纤维材料
Ｍａｔｅｒｉａｌ
分解量
Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｖａｌｕｅ（ｇ）
分解率
Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
ｒａｔｉｏ（％）
滤纸Ｆｉｌｔｅｒｐａｐｅｒ ０．４７±０．００９ａ ９４．９５±１．６７ａ
玉米秸秆Ｃｏｒｎｓｔｒａｗ ０．２４±０．００５ｂ ４８．５２±１．０６ｂ
稻草秸秆Ｒｉｃｅｓｔｒａｗ ０．２３±０．００４ｃ ４５．０５±０．７６ｃ
小麦秸秆 Ｗｈｅａｔｓｔｒａｗ ０．２２±０．００５ｃ ４４．３０±１．０８ｃ
柞木木屑Ｘｙｌｏｓｍａ ０．０６±０．００７ｄ １１．００±２．２１ｄ
杨木木屑Ｐｏｐｌａｒｗｏｏｄｃｈｉｐｓ ０．０１±０．００５ｅ １．２２±０．９３ｅ
注：表中不同小写字母表示差异显著（犘＜０．０５）。下同。
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｗｅｒｃａｓｅｉｎｔｈｅｔａｂｌｅｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ
０．０５ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
５５２第２３卷第２期 草业学报２０１４年
分离得到的菌株几乎不具备纤维素分解能力，说明纤
图２ 不同初始狆犎值条件下狆犎值变化曲线
犉犻犵．２ 狆犎犮犺犪狀犵犲狊狑犻狋犺犻狀犮狌犫犪狋犻狅狀狋犻犿犲
犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋犻狀犻狋犻犪犾狆犎狏犪犾狌犲狊
维素分解菌群中含有传统的平板培养分离方法不能获
得的菌株，且未分离到的菌株在纤维素降解过程中起
关键性作用，同时表明纤维素分解菌群具有菌种组成
多样性和作用机理复杂性的特点。
３ 讨论
３．１ 纤维素分解菌群的筛选
森林腐殖质、堆放腐烂的玉米秸秆等材料中含有
大量的纤维素分解菌，但可能由于其菌源采集环境与
筛选所用培养基营养条件差异太大，部分纤维素分解
菌难以通过人工筛选获得。长期堆放牛粪和鸡粪的储
粪池中纤维素原料、粗蛋白及微生物和酶所需的磷、
钾、锌、铜等元素含量丰富［１５］，纤维素分解菌富集，且
该条件下营养状况与本研究筛选所用培养基营养条件
较为相近，更有利于纤维素分解菌的筛选。微生物降
解纤维素是酶催化的过程，纤维素完全降解成葡萄糖
至少需要多种功能不同的但又互补的纤维素酶组分协
同作用才能完成［１６］。同一种菌株产生所需全部酶类
且活性都很高的几率并不大，而且效率较低。本研究
通过连续传代培养，筛选优势菌群，强化菌株之间的协
同作用，同时也是对菌群酶系优化的过程，有针对性地
筛选出能产生高效复合酶的专用型复合菌群，这与研
究者们提出的通过对纤维素酶酶系组分的重建构从而
优化降解酶系，提高对纤维素底物的降解效率的策略
表３ 不同初始狆犎值条件下对滤纸分解
犜犪犫犾犲３ 犇犲犮狉犲犪狊犲狅犳犳犻犾狋犲狉狆犪狆犲狉犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋犻狀犻狋犻犪犾狆犎狏犪犾狌犲
初始ｐＨ值
ＩｎｉｔｉａｌｐＨ
ｖａｌｕｅ
崩解时间
Ｃｒａｓｈｅｄ
ｔｉｍｅ（ｈ）
分解量
Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｖａｌｕｅ（ｇ）
分解率
Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
ｒａｔｉｏ（％）
５ １０８ ０．４２±０．００６ａ ８４．５９±１．１５ａ
６ ７２ ０．４７±０．００７ｃ ９３．９２±１．３６ｃ
７ ４８ ０．４７±０．００８ｃ ９４．６８±１．４７ｃ
８ ４８ ０．４８±０．００７ｃ ９５．２６±１．３７ｃ
９ ４８ ０．４８±０．００６ｃ ９４．９９±１．２０ｃ
１０ ４８ ０．４７±０．０１４ｃ ９４．３７±２．６６ｃ
１１ ７２ ０．４５±０．０１０ｂ ９０．１５±１．９１ｂ
相一致［１７］。纤维素分解菌群能够在４８ｈ左右将滤纸分解成糊状，也证明了其分解纤维素的高效性。此外，经过
３０代培养筛选的菌群本身就是一个微生态系统，菌株个体之间协同作用强，形成一个有机整体，功能稳定、抵抗
外界环境能力强，具有较高的实际应用价值。
表４ 菌株不同组配方式下对滤纸的分解能力
犜犪犫犾犲４ 犜犺犲犱犲犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀犪犫犻犾犻狋狔狅犳犫犪犮狋犲狉犻犪犾狊狋狉犪犻狀狊狋狅犳犻犾狋犲狉狆犪狆犲狉犻狀狋犺犲犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅犿犫犻狀犪狋犻狅狀狊
菌株组配方式Ｃｏｍｂｉｎｅｄｍｏｄｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂａｃｔｅｒｉａｌｓｔｒａｉｎｓ 分解率 Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｉｏ（％）
１７株单菌分别接种１７ｓｉｎｇｌｅｓｔｒａｉｎｓｉｎｏｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ≤１．１７±２．７１
８株真菌混合接种８ｆｕｎｇｕｓｓｔｒａｉｎｓｉｎｏｃｕｌａｔｅｄｍｉｘｔｕｒｅ １．２４±２．１５
６株细菌混合接种６ｂａｃｔｅｒｉａｓｔｒａｉｎｓｉｎｏｃｕｌａｔｅｄｍｉｘｔｕｒｅ ０．８８±１．０７
３株放线菌混合接种３ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓｓｔｒａｉｎｓｉｎｏｃｕｌａｔｅｄｍｉｘｔｕｒｅ ０．１２±１．４５
８株真菌＋６株细菌混合接种８ｆｕｎｇｕｓａｎｄ６ｂａｃｔｅｒｉａｓｔｒａｉｎｓｉｎｏｃｕｌａｔｅｄｍｉｘｔｕｒｅ ０．６３±０．８６
８株真菌＋３株放线菌混合接种８ｆｕｎｇｕｓａｎｄ３ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓｓｔｒａｉｎｓｉｎｏｃｕｌａｔｅｄｍｉｘｔｕｒｅ ０．７９±１．２５
６株细菌＋３株放线菌混合接种６ｂａｃｔｅｒｉａａｎｄ３ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓｓｔｒａｉｎｓｉｎｏｃｕｌａｔｅｄｍｉｘｔｕｒｅ ０．４５±２．０６
８株真菌＋６株细菌＋３株放线菌混合接种８ｆｕｎｇｕｓ，６ｂａｃｔｅｒｉａａｎｄ３ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓｓｔｒａｉｎｓｉｎｏｃｕｌａｔｅｄｍｉｘｔｕｒｅ ０．９４±１．７２
３．２ 纤维素分解菌群对不同纤维材料分解力
纤维材料的木质素的含量、比表面积、结晶度及聚合度等因素是影响微生物降解纤维素材料的主要影响因
６５２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
素。滤纸是聚合度和结晶度都居中等的纯纤维材料，纤维素分解菌群对其分解强度极高，６ｄ分解率达９４．９５％。
秸秆和木材等木质纤维素材料细胞壁化学成分主要包括纤维素、半纤维素和木质素，其结构复杂，性质稳定［１８］，
自然条件下降解极为困难。有报道表明，纤维素酶、半纤维素酶及附属酶（包括脱支酶、酚酸酯酶），以及木质素降
解与修饰酶等酶是降解天然细胞材料的必需组分［４］，对未经处理的小麦秸秆粉、稻草秸秆粉及玉米秸秆粉在纤维
素酶过量（１００ＵＦＰＡ）条件下酶解４８ｈ，酶解率均低于１０％［１９］，可见仅依靠纤维素酶无法完成对天然植物原料
细胞壁中纤维素的降解。本研究筛选的纤维素分解菌群常温条件下对不做化学处理的玉米秸秆、稻草秸秆、小麦
秸秆６ｄ分解率分别达４８．５２％，４５．０５％和４４．３０％，表明纤维素分解菌群产生了降解木质纤维的部分酶系，能
够高效的降解玉米秸秆等木质纤维素材料，因此，该菌群在秸秆等农业废弃资源利用等领域具有一定的开发利用
价值，对促进农业循环经济有积极的意义［２０］。纤维素分解菌群对木材纤维原料分解率较低，木材原料不同，其分
解率差异较大，对坚硬沉重的柞木分解率为１１．００％，而对较为轻柔的杨木分解率仅为１．２２％，这可能与木材结
构的复杂程度及木质素含量有关。
３．３ 不同初始ｐＨ值下纤维素分解菌群对滤纸的分解效果
ｐＨ值是反映一个反应体系稳定性的重要指标，在纤维素分解菌的发酵液中ｐＨ值的不稳定是抑制纤维素分
解活性的主要原因之一［１０］。本研究对初始ｐＨ值为５～１１的培养基中接入纤维素分解菌群培养６ｄ，反应体系
ｐＨ值最终调节并稳定在８．０～８．８之间，表明纤维素分解菌群ｐＨ值适应及调节能力极强，这与崔宗均等［８］筛选
的复合系 ＭＣ１和复合系 ＷＳＣ６有类似的ｐＨ值调节特性［１０］，不同之处是复合系 ＭＣ１和复合系 ＷＳＣ６的ｐＨ
变化曲线较为平缓，本研究筛选的菌群ｐＨ调节过程则呈波动的方式，且ｐＨ值曲线的波动与滤纸的分解效果存
在一定的相关性，其原理目前尚不清楚，还需要进一步研究。此外本研究筛选的纤维素分解菌群中性条件下对滤
纸的分解率为９５％左右，稍低于复合系 ＷＳＣ６在中性条件下对滤纸的分解率［１０］，但在碱性条件对纤维素的分解
具有明显优势。
３．４ 纤维素分解菌群单菌株分离及菌株组合对纤维素的分解能力
自然界中，多种菌株构成的微生物菌群能够分解很多难分解的物质，这些微生物只有在一起才具备分解某种
物质的功能，生存环境发生改变或缺少其中某一种或某几种微生物后，整个微生物群的分解能力会下降，甚至功
能丧失。另外，这些微生物群落中各个菌种之间存在协同作用并相互依存，各菌种对环境要求苛刻，大部分都无
法通过实验室分离培养，常规的平板分离技术只能得到很小的一部分信息。本研究筛选的纤维素分解菌群能够
高效分解纤维素，利用平板技术对该菌群分离得到的１７株单菌相互组合，发现人工组合的菌群不具备纤维素分
解能力，说明纤维素分解菌群中含有传统平板培养分离方法不能获得的菌株，且未分离到的菌株在纤维素降解过
程中起关键性作用，推断分离得到的菌株可能是纤维素分解菌，但所产酶系不健全，不具备纤维素分解能力；或是
纤维素分解菌的伴生菌［２１］，虽然不能分解纤维素，但能够利用纤维素分解产生的糖类物质，减小糖类物质对后续
反应的抑制，对纤维素的分解起促进作用［２２］。因此，纤维素分解菌群的菌种组成及其菌间关系还待于进一步的
研究。
４ 结论
１）本研究筛选出了纤维素分解能力强且功能稳定的纤维素分解菌群。２）筛选出的纤维素分解菌群能够高效
分解秸秆类木质纤维材料，为秸秆等天然木质纤维原料的资源化利用提供了一定的理论依据。另外，该菌群还具
有较强的酸碱适应及调节能力。３）对纤维素分解菌群进行分离、纯化得到的真菌、细菌和放线菌以不同方式相互
组配，构建的人工菌群不具备纤维素分解能力。
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８５２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
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ＬＵＨｕ２，ＧＵＮＳｈｕａｎｇｂａｏ１
（１．ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；
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犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｒａｎｇｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ（ｐｒｉｍｅｖａｌｆｏｒｅｓｔｈｕｍｕｓ，ｒｏｔｔｅｎｃｏｒｎｓｔｒａｗ，ｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｎｅａｒｂｙｃａｔｔｌｅｆａｒｍ
ｔｒｏｕｇｈ，ｂｏｔｔｏｍｏｆｗｈｅａｔｒｉｃｋ，ｃａｔｔｌｅａｎｄｃｈｉｃｋｅｎｆｅｃｅｓｃｏｍｐｏｓｔ）ｗｅｒｅｓｃｒｅｅｎｅｄｏｎｒｅｓｔｒｉｃｔｉｖｅｍｅｄｉａａｔｒｏｏｍ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｏｏｂｔａｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｃｅｌｕｌｏｓｅｄｅｇｒａｄｉｎｇ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄ
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Ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｍｉｃｒｏｂｉａｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｕｓｉｎｇａｓｏｌｉｄｐｌａｔｅｃｕｌｔｕｒｅｍｅｔｈｏｄ．
Ｔｈｅｃｅｌｕｌｏｓｅｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓｓｃｒｅｅｎｅｄｆｒｏｍｃａｔｔｌｅａｎｄｃｈｉｃｋｅｎｆａｅｃｅｓｃｏｍｐｏｓｔｗｅｒｅｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅ
ｆｒｏｍｏｔｈｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｃｅｌｕｌｏｓｅ．Ｔｈｅｙｃｏｕｌｄｄｅｃｏｍｐｏｓｅｆｉｌｔｅｒｐａｐｅｒｉｎｔｏａｐａｓｔｅａｆｔｅｒ４８
ｈｏｕｒｓｃｕｌｔｕｒｅ，ａｎｄｆｉｌｔｅｒｐａｐｅｒ，ｃｏｒｎｓｔｒａｗ，ｒｉｃｅｓｔｒａｗ，ｗｈｅａｔｓｔｒａｗ，ｘｙｌｏｓｍａａｎｄｐｏｐｌａｒｗｏｏｄｃｈｉｐｓｗｅｒｅｄｅ
ｇｒａｄｅｄｂｙ９４．９５％，４８．５２％，４５．０５％，４４．３０％，１１．００％ａｎｄ１．２２％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｆｔｅｒ６ｄａｙｓｃｏｎｔｉｎｕｅｓｃｕｌｔｉ
ｖａｔｉｏｎ．ＷｉｔｈａｎｉｎｉｔｉａｌｐＨｏｆ４ｔｏ１０ｏｆｔｈｅｚｙｍｏｔｉｃｆｌｕｉｄｒｅａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｃｅｌｕｌｏｓｅｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ
ｃｏｕｌｄｄｅｇｒａｄｅｄ８４．５９％ｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｐＨｆｉｎａｌｙｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ８．５－８．８．Ｅｉｇｈｔｆｕｎｇａｌ
ｓｔｒａｉｎｓ，６ｂａｃｔｅｒｉａｌｓｔｒａｉｎｓａｎｄ３ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓｔｒａｉｎｓｗｅｒｅｉｓｏｌａｔｅｄａｎｄｐｕｒｉｆｉｅｄｆｒｏｍｔｈｉｓｃｅｌｕｌｏｓｅｍｉｃｒｏｂｉａｌ
ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ．ｔｈｅｓｅｓｔｒａｉｎｓｗｅｒｅｉｎｃｕｂａｔｅｄｉｎｔｏｅａｃｈｏｔｈｅｒａｒｔｉｆｉｃｉａｌｙ，ｂｕｔｃｏｕｌｄｎｏｔｄｅｇｒａｄｅｃｅｌｕｌｏｓｅ．Ｔｈｅｒｅ
ｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｃｅｌｕｌｏｓｅｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓｈａｄｓｔｒｏｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙｔｏｄｅｇｒａｄｅｃｅｌｕｌｏｓｅａｎｄ
ｓｔｒａｗｃｌａｓｓｌｉｇｎｏｃｅｌｕｌｏｓｅ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃｅｌｕｌｏｓｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；ｃｅｌｕｌｏｓｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ；ｌｉｇｎｏｃｅｌｕｌｏｓｅ；ｐＨ
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